El Hielo
Páginas: 27 (6582 palabras)
Publicado: 15 de febrero de 2013
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Queremos hace una presentación de nuestro trabajo y explicar porqué hemos elegido el hielo como trabajo anual de la materia de Proyecto Integrado. Primero, porque nos parecía un tema poco explorado. Y, mientras lo elaborábamos, hemos ido encontrado cada vez más información, máscuriosidades y nuevos conceptos ajenos a nuestro conocimiento. Aquí presentamos nuestro trabajo del hielo.
El "hielo" es agua congelada en uno de sus tres estados naturales. La forma más fácil de reconocerlo es por su temperatura y por su color blanco níveo. Por otro lado, es muy frío al tacto.
El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocassustancias que al congelarse aumentan de volumen (es decir, que disminuye su densidad); la mayoría de las otras sustancias se contraen al congelarse. Esta propiedad evita que los océanos de las regiones polares de la Tierra se congelen en todo su volumen, puesto que el hielo flota en el agua y es lo que queda expuesto a los cambios de temperatura de la atmósfera. La densidad típica del hielo a 0ºC suele tomarse como 916,8 Kg/m3 o como 0,9168 g/cm3.
En todo caso, la estructura del hielo es poco compacta –lo cual explica su menor densidad con respecto a la fase líquida – sobre todo si se compara con estructuras análogas en otros materiales cristalinos como los metales. El factor de empaquetamiento es de 0,34, muy inferior al 0,74 típico de los metales. Ello se explica por la repulsión deátomos de hidrógeno y oxígeno conforme se compacta la red. De hecho, esta repulsión lleva a que, cuando la presión sobre la red hexagonal es lo suficientemente elevada, esta estructura deje de ser estable y aparezcan otras que la sustituyan.
En el hielo, como en la mayoría de los sólidos, las moléculas se acomodan en una formación ordenada. Sin embargo, dependiendo de las condicionesde presión y temperatura, es posible que adopten diferentes formas de ordenarse. Todas estas formas de hielo tienen estructuras más compactas (diferentes formas de un elemento existentes en el mismo estado físico).
Su molécula tiene forma hexagonal, en la que podemos diferenciar doce estructuras diferentes. Pero también podemos encontrar una forma cúbica, que se obtiene por deposición de vapor de aguaa temperaturas inferiores a -130 ° C, por lo que no es tan común; aun así, a unos -38 ° C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico.
El hielo también puede aparecer en dos fases amorfas (vítreas): el hielo amorfo de baja densidad (940kg/m³ a -196 ° C y 1atm) y el hielo amorfo de alta densidad (1170kg/m³, mismascondiciones). La formación del hielo amorfo es complicada, y se relaciona con el tiempo de solidificación dado al agua; puede formarse por condensación de vapor por debajo de -160 ° C, por colapso de la estructura hexagonal de baja presión, por debajo de los -196 ° C,... En todo caso, salvo en ciertas situaciones muy concretas, no son fases comunes en la Tierra.
Por otro lado, podemos hablar delcolor en el que se representa el hielo. La luz blanca del Sol está realmente formada por una mezcla de colores, desde el rojo al violeta, como se comprueba cuando se hace pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, o en el arco iris. Las ondas de luz más azuladas tienen más energía que las amarillas o las rojas. La nieve es blanca porque toda la luz que le llega es reflejada en una capa muydelgada que se encuentra en su superficie. Las pequeñas burbujas de aire que están atrapadas en el hielo refleja la luz, múltiples veces y todos los colores, desde el rojo al violeta, escapan, de modo que la luz que recibimos es luz blanca. El hielo aparece azul cuando tiene una consistencia muy alta y las burbujas de aire no impiden el paso de la luz a través de él. Sin el efecto «dispersivo»...
Queremos hace una presentación de nuestro trabajo y explicar porqué hemos elegido el hielo como trabajo anual de la materia de Proyecto Integrado. Primero, porque nos parecía un tema poco explorado. Y, mientras lo elaborábamos, hemos ido encontrado cada vez más información, máscuriosidades y nuevos conceptos ajenos a nuestro conocimiento. Aquí presentamos nuestro trabajo del hielo.
El "hielo" es agua congelada en uno de sus tres estados naturales. La forma más fácil de reconocerlo es por su temperatura y por su color blanco níveo. Por otro lado, es muy frío al tacto.
El agua, junto con el galio, bismuto, ácido acético, antimonio y el silicio, es una de las pocassustancias que al congelarse aumentan de volumen (es decir, que disminuye su densidad); la mayoría de las otras sustancias se contraen al congelarse. Esta propiedad evita que los océanos de las regiones polares de la Tierra se congelen en todo su volumen, puesto que el hielo flota en el agua y es lo que queda expuesto a los cambios de temperatura de la atmósfera. La densidad típica del hielo a 0ºC suele tomarse como 916,8 Kg/m3 o como 0,9168 g/cm3.
En todo caso, la estructura del hielo es poco compacta –lo cual explica su menor densidad con respecto a la fase líquida – sobre todo si se compara con estructuras análogas en otros materiales cristalinos como los metales. El factor de empaquetamiento es de 0,34, muy inferior al 0,74 típico de los metales. Ello se explica por la repulsión deátomos de hidrógeno y oxígeno conforme se compacta la red. De hecho, esta repulsión lleva a que, cuando la presión sobre la red hexagonal es lo suficientemente elevada, esta estructura deje de ser estable y aparezcan otras que la sustituyan.
En el hielo, como en la mayoría de los sólidos, las moléculas se acomodan en una formación ordenada. Sin embargo, dependiendo de las condicionesde presión y temperatura, es posible que adopten diferentes formas de ordenarse. Todas estas formas de hielo tienen estructuras más compactas (diferentes formas de un elemento existentes en el mismo estado físico).
Su molécula tiene forma hexagonal, en la que podemos diferenciar doce estructuras diferentes. Pero también podemos encontrar una forma cúbica, que se obtiene por deposición de vapor de aguaa temperaturas inferiores a -130 ° C, por lo que no es tan común; aun así, a unos -38 ° C y 200MPa de presión, situación esperable en los casquetes polares, ambas estructuras están en equilibrio termodinámico.
El hielo también puede aparecer en dos fases amorfas (vítreas): el hielo amorfo de baja densidad (940kg/m³ a -196 ° C y 1atm) y el hielo amorfo de alta densidad (1170kg/m³, mismascondiciones). La formación del hielo amorfo es complicada, y se relaciona con el tiempo de solidificación dado al agua; puede formarse por condensación de vapor por debajo de -160 ° C, por colapso de la estructura hexagonal de baja presión, por debajo de los -196 ° C,... En todo caso, salvo en ciertas situaciones muy concretas, no son fases comunes en la Tierra.
Por otro lado, podemos hablar delcolor en el que se representa el hielo. La luz blanca del Sol está realmente formada por una mezcla de colores, desde el rojo al violeta, como se comprueba cuando se hace pasar un rayo de luz a través de un prisma de vidrio, o en el arco iris. Las ondas de luz más azuladas tienen más energía que las amarillas o las rojas. La nieve es blanca porque toda la luz que le llega es reflejada en una capa muydelgada que se encuentra en su superficie. Las pequeñas burbujas de aire que están atrapadas en el hielo refleja la luz, múltiples veces y todos los colores, desde el rojo al violeta, escapan, de modo que la luz que recibimos es luz blanca. El hielo aparece azul cuando tiene una consistencia muy alta y las burbujas de aire no impiden el paso de la luz a través de él. Sin el efecto «dispersivo»...
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